Hidden Monopole Dark Matter via Axion Portal and its Implications for Direct Detection Searches, Beam-Dump Experiments, and the $H_0$ Tension
由于其稳定性，隐藏的暗物质是一个看似合理的暗物质候选者，但由于与最小形式的标准模型粒子的微弱相互作用，直接实验搜索非常困难。然后，我们介绍了一个轴子，$a$，连接隐藏的暗物质和标准模型粒子，并检查当前的限制和未来的前景直接暗物质搜索和束流转储实验。我们发现两个参数区域周围的$m_a = {\cal O}(10)$ MeV，$f_a = {\cal O}(10^{5})$ GeV和$m_a = {\cal O}(100)$ MeV，$f_a = {\cal O}(10^{4})$ GeV的暗物质和轴子分别在未来的实验，如PICO-500和SHiP的范围内。我们还注意到，主要由轴子衰变产生的隐藏光子与$ΔN_{\rm eff} \simeq 0.6$一起贡献给暗辐射，这可以松弛$H_0$张力。
2019-09-09 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Hidden Sector Dark Matter and LHC Signatures
我们讨论了一个规范的阿贝尔隐藏部门沟通的标准模型（SM）领域通过动力学混合与SM超荷规范场，或通过希格斯四次相互作用的影响。我们讨论了在LHC中的四轻子通道中的隐藏扇区规范玻色子的签名。我们表明，一个隐藏的部门费米子可以是一个自然的暗物质候选人与正确的残余密度，讨论直接检测的前景，并显示如何希格斯签名可能会改变在大型强子对撞机。
2009-09-30 hep-ph
WIMPless Dark Matter in Anomaly-Mediated Supersymmetry Breaking with Hidden QED
在反常介导的超对称破缺中，隐藏扇区中的超伴子的质量与耦合的平方成正比，因此自然地冻结出所需的暗物质遗迹密度，以获得大范围的质量。我们提出了一个非常简单的实现这种可能性，与WIMP无暗物质产生于一个隐藏的部门，是超对称QED与N_F口味。暗物质是多组分的，由质量从10 GeV到10 TeV的隐藏轻子和slepton组成，隐藏的光子提供了热浴。暗物质通过潜在可观察到的隐藏扇区库仑散射进行自我相互作用。此外，隐藏光子对相对论自由度的贡献在ΔN_eff ~ 0 - 2的范围内，如果隐藏和可见扇区最初是热接触的，模型预测ΔN_eff ~ 0.2 - 0.4。普朗克已经取得的数据可以提供这种偏差的证据。
2011-08-23 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Antibaryons from a Supersymmetric Hidden Sector
暗物质和重子物质的宇宙学起源可以通过一个统一的机制来解释，即重子和反重子数被划分为可见扇区和GeV尺度的隐藏扇区，而宇宙保持净重子对称。“失踪”的反重子，以奇异的隐藏态的形式，是暗物质。我们研究模型的建立，宇宙学和现象学方面的超对称性的框架内，这种情况下，自然稳定的光隐藏部门和电弱质量尺度。暗物质在可见物质上的非弹性散射破坏了核子，而核子衰变搜索为直接探测隐藏的反重子暗物质海提供了一条新途径。
2012-12-03 astro-ph.CO hep-ph
A Hidden Dark Matter Sector, Dark Radiation, and the CMB
我们考虑的理论，其中暗物质是由一个热遗迹的弱规模的质量，其耦合到标准模型（SM），但太小，以引起所观察到的丰度。相反，丰度由湮灭设置为在SM规范相互作用下不携带电荷的轻隐藏扇区状态。在这种情况下，直接和间接探测的限制，以及对撞机搜索暗物质的限制，可以很容易地得到满足。如果这些轻隐态是南武-戈德斯通玻色子、费米子或规范玻色子，那么它们的质量可以通过对称性得到保护。这些状态可以作为暗辐射贡献宇宙能量密度，导致在宇宙微波背景（CMB）中可观察到的信号。此外，取决于是否轻隐藏的扇区状态自相互作用，总的能量密度的分数，自由流是减少或增加，导致特征效应的标量和张量分量的CMB各向异性，允许这两种情况下被区分。这些信号的大小取决于隐藏扇区中的光自由度的数量，以及它从SM动力学地振荡的温度。我们考虑一个简单的模型，实现这种情况下，基于一个框架，在该框架中，SM和隐藏的部门最初是在热平衡通过希格斯门，并表明所产生的信号是兼容的与最近的普朗克结果，而大到足以在即将到来的实验，如CMBPol和CMB第四阶段检测。希格斯粒子在对撞机上不可见地衰变为隐藏的扇形态，可以为这个模型提供一个补充的探测。
2016-01-15 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Hidden Charged Dark Matter
暗物质能像电子在标准模型中那样通过电荷守恒而稳定吗？我们研究了暗物质是隐藏的可能性，即在所有标准模型规范相互作用下是中性的，但在隐藏扇区的精确U（1）规范对称性下是带电的。这些候选者在无WIMP模型中得到了预测，在超对称模型中，隐藏的暗物质具有所需的热遗迹密度，质量范围很广。隐藏的带电暗物质具有许多中性暗物质所不具有的新颖性质：（1）束缚态的形成和化学冻结后的Sommerdan增强湮灭可能会降低其残余密度，（2）类似的效应大大增强了z ~ 30红移处原晕中的暗物质湮灭，（3）隐藏光子的康普顿散射延迟了动力学解耦，抑制了小尺度结构，卢瑟福散射使这种暗物质发生自相互作用和碰撞，从而可能影响子弹星系团的性质和观测到的星系晕的形态。我们在一个无WIMP模型中分析了所有这些效应，其中隐藏扇区是最小超对称标准模型的简化版本，暗物质是隐藏扇区状态。我们发现带电隐藏的暗物质是可行的，并与正确的遗迹密度为合理的模型参数和暗物质质量在1 GeV < m_X < 10 TeV的范围内。同时，在优选的参数范围内，该模型预测了小星系的暗物质晕中的核心以及未来观测可能达到的其他晕属性。因此，这些模型提供了一个可行的和动机良好的框架碰撞暗物质与索末菲增强，与天体物理学和暗物质搜索的新的影响。
2009-06-11 astro-ph.CO hep-ph
Anapole Dark Matter Interactions as Soft Hidden Photons
我们提出了一个模型，其中的anapole出现作为一个隐藏的光子耦合到可见物质通过动力学混合。对于低动量的$|{\bf p}| \ll M$，其中$M$是截止的模型（软隐藏光子限制）减少到Ho-Scherrer描述。我们发现，隐藏的规范玻色子是稳定的，因此隐藏的光子，确实是暗物质的候选者。我们的方法表明，从不同的能量尺度来看，再极点和动力学混合项是等价的描述。
2019-02-19 hep-ph hep-th
Secluded Dark Matter Coupled to a Hidden CFT
隐蔽的暗物质模型提供了标准WIMP图像的变体，可以修改我们对隐藏扇区现象学和检测的期望。在这项工作中，我们扩展了一个极小模型，隐蔽的暗物质，包括一个U（1 μ m）-带电的暗物质候选人，包括一个封闭的隐藏部门的CFT。这提供了一个技术上自然的层次结构小中介规模的解释，与隐藏的部门限制产生m_{gamma'} >0。此外，宇宙的热历史可能与WIMP图像明显不同，这是由于（i）新的湮灭通道，（ii）（潜在的）大量的隐藏扇区自由度，以及（iii）冻结后在温度T M_{dm}的隐藏扇区相变。介体允许暗物质和标准模型与CFT通信，从而修改来自隐蔽扇区的低能现象学和宇宙射线信号。
2012-09-03 hep-ph hep-th
Dark matter in the hidden gauge theory
讨论了基于大统一的隐规范理论中暗物质产生的宇宙学情景。我们发现银河系暗物质晕的稳定性和宇宙线观测分别制约着暗物质质量和标准模型与规范理论隐区之间的统一尺度。为了获得现象学上一致的热演化，需要增加标准模型扇区的熵。因此，我们提出了一个方案，其中的迷你通货膨胀是从潜在的诱导耦合到标准模型部门，特别是希格斯部门。这种情况使得当前的暗物质密度以及介子暗物质的重子与光子的比率保持一致。对于隐规范理论的胶球或重π介子，在稀薄创生之前，需要在标准模型扇区中有一个额外的微暴胀。我们还提出了通过已知的前瞻性实验方法来确认这种情况的可能性。
2014-11-08 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Dark Matter from Hidden Forces
我们研究的可能性，暗物质可能是一个隐藏的部门，即“黑暗力量=暗物质的表现。“作为一个说明性的和最小的例子，我们考虑隐藏的SU（2）_h x U（1）_h规范群。通过U（1）_h与超荷U（1）_Y的动力学混合，将隐含动力学间接耦合到标准模型（SM）。我们假设一个类似于SM电弱对称的隐对称破缺模式，并增加一个额外标量，使得“隐Z玻色子”Z_h和“隐光子”γ_h都有质量。“隐藏的W”玻色子W_h在这种情况下是暗物质。这种设置可以很容易地容纳一个潜在的直接检测信号暗物质在~10 GeV的CDMSII-Si数据。对于某些参数的选择，该模型可以导致信号在“暗物质束”的实验，从Z_h \to W_h W_h，以及在实验中寻找暗光子的可见信号，通过γ_h介导。其他可能的现象学后果也进行了简要讨论。
2013-10-11 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Hidden Sector Dark Matter and the Galactic Center Gamma-Ray Excess: A Closer Look
来自直接探测实验和大型强子对撞机的严格限制促使我们考虑这样的模型，其中暗物质不直接耦合到标准模型，而是湮灭成隐藏的扇形粒子，这些粒子最终通过与标准模型的小耦合而衰变。我们计算了在几个这样的隐藏扇区模型的背景下产生的伽马射线发射，包括那些隐藏扇区耦合到标准模型通过矢量门户（动力学混合与标准模型超荷），通过希格斯门户（混合与标准模型希格斯玻色子），或两者兼而有之。在每种情况下，我们确定广泛的参数空间区域，在其中观测到的银河系中心伽马射线过剩的光谱和强度可以很容易地被容纳，同时提供一个可接受的热遗迹丰度和保持一致的所有当前的限制。我们还指出，宇宙射线反质子测量可能会区分一些隐藏的部门模型从更传统的暗物质的情况。
2017-11-20 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Annihilation Signatures of Hidden Sector Dark Matter Within Early-Forming Microhalos
如果暗物质是一个隐藏扇区的一部分，与标准模型只有非常微弱的耦合，那么隐藏扇区中最轻的粒子通常将是长寿的，并且可能在核合成开始之前主导宇宙的能量密度。在这个早期物质主导的时代，密度扰动的增长将比预测的更快，导致大量的地下质量的暗物质微晕。由于暗物质没有直接耦合到标准模型，最小的晕质量比弱相互作用暗物质的预期要小得多，最小的晕可能在辐射主导的时代形成。在本文中，我们计算的背景下，这种隐藏的部门模型的密度扰动的演变，并使用一系列的$N$体模拟，以确定在辐射统治的非线性崩溃的结果。由此产生的微晕密度极高，导致暗物质湮灭的速率非常高，并产生大量的间接探测信号，类似于通常预测的衰变暗物质的信号。我们发现，费米合作的高纬度伽玛射线背景的测量排除了这类模型中的参数空间范围很广。最难约束的情景是那些具有非常长的早期物质主导时代的情景;如果微晕在不稳定的隐藏扇区物质衰变之前形成，这些微晕的破坏有效地加热了暗物质，抑制了后来微晕的形成。
2019-05-31 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Simple Hidden Sector Dark Matter
一个隐藏的部门，动力学混合与最小超对称标准模型提供了简单和动机良好的暗物质候选人，拥有许多传统的弱相互作用大质量粒子（WIMP）的属性。这些超对称结构也可以为暗物质为什么处于弱尺度提供一个自然的解释--即使它位于一个隐藏的扇区。在隐藏扇区中，对称性破缺的自然模式通常使粒子及其超伴体处于相同的质量尺度，为各种宇宙历史和复杂的间接探测特征提供了新的可能性。
2020-03-30 astro-ph.CO hep-ph
Hidden SU(N) Glueball Dark Matter
我们调查的可能性，暗物质候选人是从一个纯粹的非阿贝尔规范理论的隐藏部门，在很大程度上是由其优雅和简单的动机。暗物质是由封闭的规范场构成的最轻的束缚态，即隐藏的胶球。我们指出，这种简单的设置是能够提供丰富的和新颖的现象，在黑暗的部门，特别是在参数空间的大N。它们包括自相互作用和温暖的暗物质场景，玻色-爱因斯坦凝聚导致可能比我们的太阳重数百万倍的大质量暗恒星，从而产生引力透镜效应，以及通过高维算子和有趣的对撞机签名的间接检测。
2016-02-18 astro-ph.CO hep-ph
Hidden Sector Monopole Dark Matter with Matter Domination
重于$)$ TeV $O(10-100 $的残余暗物质的热冻结机制需要违反微扰么正性的截面。然而，从粒子物理学的角度来看，比这些尺度更重的暗物质的存在肯定是合理的，这表明需要一个非热宇宙学的历史来支持这样的理论。拓扑学上的暗物质就是一个很好的例子。在这里，隐藏的扇区暗物质可以通过描述在二阶相变中产生的缺陷的非平衡动力学的Kibble-Zurek机制大量产生。我们重新审视原来的拓扑暗物质的情况下，重点隐藏的部门磁单极子，并考虑更一般的宇宙历史。我们发现，一个大质量的顺序（$1-10^5$）PeV是通用的热历史考虑在这里，如果单极子是完全再现当前丰度的暗物质。特别是，在一个场景中，涉及早期时代的物质支配，的辐射数密度总是小于或等于在一个纯粹的辐射为主的等价提供了一定的条件，满足临界指数。这导致了在这样的宇宙学中，需要更大的质量来解释一个固定的遗迹丰度。
2020-08-04 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Self-Interacting Dark Matter from a Non-Abelian Hidden Sector
有强有力的证据支持暗物质是自相互作用的，其横截面与质量之比为$σ/ m \sim 1\,\mathrm{cm^2/g} \sim 1\,\mathrm{barn/GeV}$。我们表明，可行的模型，暗物质与这个大的截面直接实现与非阿贝尔隐藏部门。在最简单的模型中，隐藏扇区是一个纯规范理论，而暗物质是由隐藏的胶球组成，其质量在$100\,\mathrm{MeV}$周围。或者，隐藏扇区可能是一个具有$\sim 10\,\mathrm{TeV}$胶子热遗迹的超对称纯规范理论。在这种情况下，暗物质主要由胶球组成，它们通过光胶球的交换而强烈地自相互作用。我们提出了一个统一的框架，实现这两种可能性在异常介导的超对称性破缺，其中，根据一些模型参数，暗物质可能是由隐藏的胶球，隐藏的胶球，或两者的混合物。这些模型提供了多组分暗物质的简单例子，对粒子物理学和宇宙学有着有趣的影响，并包括暗物质的次主导组分可能具有极强的自相互作用的情况，具有有趣的天体物理学后果。
2015-07-10 astro-ph.CO hep-ph
Global symmetries, hidden sectors and emergent (dark) vector interactions
耦合到SM的隐藏理论可以提供涌现（暗）向量，即隐藏场的复合物/束缚态。这是由AdS/CFT对应中出现的范例激发的，但它是一种更普遍的现象。我们探索的一般设置，并发现，电流或带电场之间的紫外线相互作用引起的紧急向量的IR。我们研究了这些向量的一般性质，并认为它们可以是一般不同的基本的暗光子，迄今为止已经研究。
2020-11-03 hep-ph hep-th
Dark matter, dark radiation and Higgs phenomenology in the hidden sector DM models
本文提出了一类具有局域暗规范对称性的隐扇区暗物质模型，其中暗物质是稳定的，这是由于不破缺的局域暗规范对称性，或者由于拓扑结构，或者由于某些偶然的对称性而长期存在，粒子的含量和动力学完全由局域规范对称性决定.在这些模型中，有两种类型的自然力介质，暗规范玻色子和暗希格斯玻色子玻色子，这将影响DM和希格斯现象学的重要方式。我讨论了各种现象学问题，包括GeV规模的伽玛射线过剩从银河系中心（GC），（在）直接检测签名，暗辐射，希格斯现象和希格斯膨胀辅助暗希格斯。
2015-03-18 astro-ph.HE hep-ph
Categorisation and Detection of Dark Matter Candidates from String/M-theory Hidden Sectors
我们研究动机良好的暗物质候选人产生的弱耦合隐藏部门在紧弦/ $M$理论。强加通用的自上而下的约束极大地限制了允许的候选人。通过考虑实现正确的暗物质遗迹密度的可能机制，我们编译可行的暗物质候选者和湮灭介质的类别。我们考虑的情况下，超对称性破缺发生通过模量稳定和引力介导的可见和其他隐藏的部门，而不假设隔离的部门，其中超对称性被打破。我们发现，在这种情况下，弱耦合的隐藏扇区只允许费米暗物质。此外，大多数用于获得完整遗迹密度的机制仅允许规范玻色子介质，例如暗$Z'$。考虑到这些因素，我们研究了发现或限制允许的参数空间的潜力，给出当前和未来的直接检测实验，并在大型强子对撞机直接生产。我们还提出了一个隐藏的部门，其中将包含一个令人满意的暗物质候选人的模型。
2017-07-14 hep-ph hep-th
Hidden Higgs Portal Vector Dark Matter for the Galactic Center Gamma-Ray Excess from the Two-Step Cascade Annihilation, and Muon g-2
我们已经建立了一个轻子特有的次小双希格斯门矢量暗物质模型。隐藏扇区中的矢量暗物质并不直接耦合到可见扇区，而是湮灭成隐藏的希格斯玻色子玻色子，后者通过一个小的耦合衰变成CP奇希格斯玻色子玻色子。在这个模型中，银河系中心的γ射线过剩主要是由于在末态中$τ$的两步级联湮灭。在不违反轻子普适性和$τ$衰变严格约束的情况下，用银河系中心过剩拟合得到的CP奇希格斯粒子$A$的质量可以在2 $σ$水平上解释μ子$g-2$异常.我们展示了三种不同的冻结出类型的暗物质遗迹，被称为（i）传统的WIMP暗物质，（ii）非传统的WIMP暗物质和（iii）吃共衰变的暗物质，这取决于隐藏的希格斯粒子和可见的两个希格斯粒子之间的混合角的大小。隐藏扇区中的暗物质在直接搜索或对撞机中被隔离而不被检测到，而暗物质湮灭信号在一般的隐藏扇区暗物质模型中不被抑制。我们讨论了矮球状星系观测的约束条件和Fermi-LAT投影灵敏度。
2018-08-22 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Cosmic Strings in Hidden Sectors: 2. Cosmological and Astrophysical Signatures
宇宙弦可以出现在具有自发破缺阿贝尔对称群的隐藏扇区模型中。我们在配套的论文中研究了标准模型场与这些所谓的暗弦的耦合。在这里，我们调查的宇宙学和天体物理学观测值，可能与暗弦在我们的宇宙中的存在，重点是低尺度模型，也许TeV。具体来说，我们考虑核合成和CMB光谱失真的约束，我们计算的扩散伽马射线级联光子和宇宙射线的预测通量。对于像TeV那样轻的弦，我们发现这些签名的预测水平远低于当前实验的灵敏度，因此隐藏扇区中的低尺度宇宙弦仍然不受约束。质量尺度在10^（13）GeV到10^（15）GeV之间的较重弦在核合成约束下处于张力状态。
2014-09-24 astro-ph.CO hep-ph
Hidden Sector Dark Matter Models for the Galactic Center Gamma-Ray Excess
从银河系中心观测到的伽马射线过剩可以解释为暗物质粒子湮灭成标准模型费米子，其截面接近热遗迹的预期。虽然许多粒子物理模型已经被证明能够解释这种信号，但这种粒子尚未在直接检测实验中观察到，这一事实在某种程度上限制了其相互作用的性质。抑制暗物质与原子核的弹性散射截面的一种方法是考虑暗物质是隐藏扇区的一部分的模型。在这样的模型中，暗物质可以湮灭成其他隐藏的扇形粒子，然后通过与光子、Z或希格斯玻色子的少量混合而衰变成标准模型费米子。在一般性地讨论了来自隐藏扇区暗物质的伽马射线信号之后，我们考虑两个具体的实现：一个隐藏的光子模型，其中暗物质湮灭为一对矢量规范玻色子，通过与光子的动力学混合而衰变，以及广义NMSSM中的一个场景，其中暗物质是一个类单中微子，湮灭为一对单线态希格斯玻色子，通过与MSSM中的希格斯玻色子玻色子混合而衰变。
2014-08-18 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
A Systematic Study of Hidden Sector Dark Matter: Application to the Gamma-Ray and Antiproton Excesses
在隐藏扇区模型中，暗物质并不直接耦合到标准模型的粒子内容，在直接检测实验中强烈抑制速率，同时仍然允许来自湮灭的大信号。在本文中，我们进行了广泛的研究隐藏的扇区暗物质，涵盖了广泛的暗物质自旋，介质自旋，相互作用图，和湮灭的最终状态，在每种情况下，确定是否湮灭是s波（从而使有效的湮灭在今天的宇宙）。然后，我们继续考虑各种门户的相互作用，使隐藏的部门湮灭产品衰减到标准模型。我们广泛地分类约束遗迹密度的要求和矮球状星系观测。在这种情况下，隐藏的部门是在早期宇宙的标准模型的平衡，我们把一个下限的门户耦合，以及对暗物质的弹性散射截面与原子核。我们应用我们的隐藏部门的结果，所观察到的银河系中心伽玛射线过剩和宇宙射线反质子过剩。我们发现，这两个过剩可以同时解释的各种隐藏的部门模型，没有任何张力与矮球状星系的观测约束。
2020-07-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Exodus: Hidden origin of dark matter and baryons
本文提出了一个新的框架来解释重子和暗物质遗迹密度Ω_{DM} \approx 5Ω_B的邻近性。该方案假设所观察到的暗物质态的数密度是由于同时产生重子不对称性的第二个隐藏扇区的衰变而产生的。与非对称暗物质模型相反，暗物质可以是一个真正的标量或马约拉纳费米子，因此呈现出独特的现象学。我们讨论在这个框架中的模型构建和一般约束方面。我们提出了一个简单的超对称实现这种机制，并表明它可以用来获得正确的暗物质遗迹密度的双LSP。
2014-07-25 astro-ph.CO hep-ph
Asymmetric Dark Matter from Hidden Sector Baryogenesis
我们考虑了暗扇区重子生成过程中非对称暗物质的产生。我们考虑一个特殊的超对称模型，其中暗物质候选者的数密度近似等于重子数密度，质量与$b$，$c$和$τ$的尺度相同。在这个模型中，重子不对称性和暗物质同时产生。我们描述了这个模型的碰撞和直接检测签名。
2011-04-21 hep-ph hep-th
A 3.55 keV Line from Exciting Dark Matter without a Hidden Sector
在一些模型中，暗物质粒子可以散射到稍重的状态，然后迅速衰变到较轻的状态和光子（称为激发暗物质，或XDM），这些模型已经被证明能够产生从星系团观察到的3.55 keV谱线，同时抑制来自较小晕（包括矮星系）的谱线通量。在文献中讨论的大多数XDM模型中，这种向上散射是由一种新的光粒子介导的，暗物质湮灭会进入这种相同光态的对。在这些模型中，暗物质和介质有效地存在于一个隐藏的扇区中，与标准模型没有相当大的耦合。在本文中，我们探讨了一个模型的XDM，不包括一个隐藏的部门。相反，暗物质通过$\mathcal{O}(10^2)$ GeV赝标量的近共振交换进行向上散射和湮灭，其中大的汤川耦合到暗物质，较小但不可忽略的耦合到标准模型费米子。暗物质和介质都是标准模型单线态和$SU(2)_W$双线态的混合物。我们确定的参数空间中，该模型可以同时产生3.55千电子伏的线和从银河系中心观察到的伽马射线过剩，而不冲突的碰撞机，直接检测实验，或观测矮星系的约束。
2015-01-14 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Cosmological Limits on Hidden Sector Dark Matter
我们探讨了模型独立的约束，从宇宙学上的暗物质粒子没有突出的标准模型相互作用，相互作用和热化与其他粒子在一个隐藏的部门。在没有详细说明隐藏扇区粒子物理的情况下，我们通过隐藏扇区与可见扇区的湮灭截面、质量和温度比来表征相关物理。虽然包含了标准的冷WIMP场景，我们不要求冻结过程是非相对论的。相反，当暗物质粒子是半相对论性或相对论性时，也可能发生冻结。通过求解玻尔兹曼方程，我们得到了暗物质的隐藏扇区暗物质满足暗物质相空间密度的Tübere-Gunn约束，以及暗物质功率谱具有与宇宙学约束一致的自由流长度的条件.我们表明，质量<1.5千电子伏的参数空间没有区域满足所有这些约束。这是一个引力介导的暗物质质量的下限，适用于任何模型，其中暗物质的主要成分曾经有过有效的相互作用-即使它从未与标准模型平衡。
2011-11-18 astro-ph.CO hep-ph
Dark Forces and Dark Matter in a Hidden Sector
与GeV级暗力和暗物质有关的隐藏扇区不仅是标准模型之外的物理学的共同特征，如弦论和超对称性，而且在最近的天体物理观测中也是非常有趣的现象。特别是隐藏的光子也被实验室实验所搜索和约束，其当前状态将在这里介绍。此外，几个模型的隐藏部门包含另外一个暗物质粒子将检查其一致性的暗物质遗迹丰度和直接检测实验。
2012-11-21 hep-ph
Phases of Cannibal Dark Matter
当温度降到最轻的隐藏粒子的质量以下时，如果数量变化的相互作用是活跃的，那么具有质量间隙的隐藏扇区将经历一个自相残杀的时代。在同类相食期间，隐藏扇区的温度仅随比例因子而依序降低。我们考虑了这样一种可能性，即暗物质存在于一个经历过同类相食的隐藏扇区中，并且具有由二比二湮灭冻结而定的遗迹密度。我们确定了三个新的阶段，这取决于行为的隐藏部门时，暗物质冻结。在相食阶段，暗物质湮灭在隐藏扇区相食时解耦。在化学阶段，只有二对二的相互作用是活跃的，隐藏粒子的总数是保守的。在单向阶段，暗物质湮灭产物衰变出平衡，抑制了反向湮灭产生暗物质。我们绘制出每个阶段的独特现象，其中包括一个提高暗物质湮灭率，新的相对论自由度，温暖的暗物质，和可观察到的扭曲的宇宙微波背景的频谱。
2017-06-26 astro-ph.CO hep-ph
Update on Hidden Sectors with Dark Forces and Dark Matter
最近有很多兴趣在隐藏的部门，特别是在暗物质和暗力量的背景下，因为它们是一个共同的特点，超越标准模型的情况下，如弦论和超对称性，并额外表现出有趣的现象学方面。各种实验室实验对所谓的隐藏光子进行了限制，并不断进一步探索和限制参数空间;这里介绍了最新的概述。此外，对于几个隐藏的部门模型与轻暗物质，我们研究的可行性方面的遗迹丰度和直接检测实验。
2012-11-21 hep-ph
Axionic dark energy and a composite QCD axion
我们讨论的想法，模型无关（MI）的弦论的轴子是典型的暗能量的来源。该方案完成了一个复合QCD轴子从隐藏的部门squark凝聚，可以作为暗物质的候选人。该机制依赖于这样一个事实，即隐藏的扇区异常的复合轴子的贡献是远远小于QCD异常项。这个直观上令人惊讶的场景是基于这样一个事实，即在隐藏扇区尺度$Λ_h$之下，有许多轻的隐藏扇区夸克。简单地说，通过计算工程维数，与QCD反常项相比，隐藏扇区瞬子势可以忽略不计。
2009-02-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Hidden Photon Dark Matter Interacting via Axion-like Particles
我们研究的情况下，宇宙中的暗物质是由非常轻的隐藏光子下的$Z_{2}$对称变换。与通常的情况相反，动力学混合被对称性所禁止，并且暗光子仅通过充当“信使”的类轴子粒子与标准模型光子相互作用。专注于签名涉及普通光子，我们的调查的现象学包括宇宙学的稳定性，CMB扭曲，天体物理能量损失，光照射通过墙壁实验，太阳镜和太阳X射线观测的限制。
2020-10-29 astro-ph.CO hep-ph
Hidden Supersymmetric Dark Sectors
本文提出超对称在暗物质尺度严格成立的隐藏暗区新范式，利用超对称的预测能力完全计算暗区性质，并以 $\mathcal{N}=1$ 超 Yang–Mills 理论作为概念验证。
2023-04-21 hep-ph hep-th
Cosmological Signatures of Superheavy Dark Matter
我们讨论了两种可能的情况，即曲率机制和暗物质密度调制，在那里超重暗物质的引力产生的非高斯信号可以被增强和观察。在这两种情况下，超重的暗物质耦合到一个额外的光场作为中介。在导数耦合的情况下，光场诱导的非高斯性可以很大，这可以为超重暗物质的存在提供暴胀的证据。
2020-02-04 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Differentiating hidden sector dark matter from light WIMPs with Germanium detectors
轻WIMP暗物质和隐藏扇区暗物质已被提出来解释DAMA，CoGeNT和CRESST-II数据。这两种方法的特点是暗物质粒子在原子核上的自旋无关的弹性散射。轻WIMP暗物质调用一个单一的粒子物种，通过接触相互作用与普通物质相互作用。相比之下，隐藏扇区暗物质通常是多组分的，并且被假设通过无质量介质的交换来相互作用。这种隐藏的扇形暗物质因此预测了由于这种动力学而急剧上升的核反冲光谱$dR/dE_R \sim 1/E_R^2$，而WIMP暗物质预测了一个敏感地依赖于WIMP质量的光谱$m_χ$。我们比较和对比这两个非常不同的可能来源的CoGeNT低能量过剩。在相关的能量范围内，这两个理论预测的反冲光谱大致同意提供$m_χ\simeq 8.5$ GeV-接近的值有利于从拟合CoGeNT和CDMS低能数据。即将进行的实验包括C-4、CDEX和MAJORANA演示器，预计将提供低能锗反冲光谱的合理精确测量，包括年度调制幅度，这应该区分这两种理论可能性。
2012-11-14 astro-ph.CO hep-ph
Hidden Photon and Axion Dark Matter from Symmetry Breaking
一个隐藏的轻光子或类轴子粒子是一个很好的暗物质候选者，它们往往与暗整体或规范U（1）对称性的自发破缺有关。我们考虑了暗Higgs粒子和标准模型Higgs粒子之间的门耦合以及各种热效应，详细研究了相变附近的暗Higgs动力学。我们表明，（想）南武-戈德斯通玻色子是有效地产生通过与共振参数$q\sim 1$在隐藏的对称性破缺的参数共振。在最简单的设置中，它预测了二阶相变，这可以解释暗物质丰度的轴子或隐藏的光子作为轻亚电子伏特。即使是更轻的质量，如QCD轴子模型预测的那样，在一阶相变的情况下，也可以与暗物质丰度一致，在这种情况下，引力波信号可能会被未来的实验，如LISA和DECIGO检测到。
2021-05-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Baryogenesis and Dark Matter in Multiple Hidden Sectors
本文提出在多个类标准模型隐藏扇区中，借助再加热场不对称性与标准及暗 sphaleron 过程同时解释重子不对称和暗物质丰度，并预言大型暗核及 CMB-S4 可检验的 $ΔN_{\rm eff}$ 下限。
2024-04-04 astro-ph.CO hep-ph
Anti-dark matter: a hidden face of mirror world
B和L破坏了普通粒子与它们的孪生粒子在假想镜像世界中的相互作用，可以在两个世界中共同产生相当数量的重子不对称性，$Ω'_B/Ω_B \sim 5$左右。另一方面，同样的相互作用引起两个扇区的中性粒子之间的振荡现象，例如将镜像中子转换为我们的反中子。这些振荡是环境依赖的，可以有迷人的物理后果。
2016-02-27 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Lightest U-parity Particle (LUP): a hidden sector dark matter candidate
我们引入了一个新的暗物质候选者，最轻的U宇称粒子（LUP）。我们建议它作为一个很好的暗物质的候选者，特别是在R宇称破坏超对称模型。
2008-08-26 hep-ph
Hidden Photons in connection to Dark Matter
位于隐藏扇区中的轻额外U（1）规范玻色子，即所谓的隐藏光子，引起了人们的广泛关注，因为它们是标准模型之外许多场景的一个很好的动机特征，而且可以调解与隐藏扇区暗物质的相互作用。我们回顾限制隐藏的光子从过去的电子束转储实验，包括两个新的限制，从这样的实验在KEK和奥赛。此外，我们还研究了在暗区存在暗物质的可能性。一个简单的玩具模型和不同的超对称实现提供了可行的暗物质候选人在隐藏的部门，在最近的直接检测限协议。
2013-06-05 hep-ph
Hidden Dipole Dark Matter
我们考虑的模型中，一个隐藏的U（1）'通过动力学混合与标准模型相互作用。我们假设暗物质在这个U（1 π '）下是中性的，但是通过更高维度的算子与它相互作用。特别地，我们考虑了费米子暗物质的隐偶极子算符，标量暗物质的电荷半径和Rayleigh算符。这些模型自然地解释了直接探测信号的缺失，但允许热宇宙学。LHC对Z'的搜索代表了一个强大的探测器。
2014-05-08 hep-ph
Dark matter in the nonabelian hidden gauge theory
我们讨论暗物质的隐规范理论。我们提出了一个小暴胀稀释了暗物质密度的方案。这种情况与目前的重子数不对称性是一致的。
2015-04-30 hep-ph
Hidden sector dark matter explains the DAMA, CoGeNT, CRESST-II and CDMS/Si experiments
我们检查数据从DAMA，CoGeNT，CRESST-II和CDMS/Si直接探测实验的背景下，多组分隐藏部门暗物质。考虑的模型具有一个隐藏的部门与两个或两个以上的稳定的粒子下不间断的$U(1)'$规范相互作用充电。新的规范场可以通过可重正化的动力学混合与标准$U(1)_Y$相互作用，导致暗物质粒子离开普通核的卢瑟福型弹性散射。我们考虑这种类型的最简单的通用模型，具有由两个稳定粒子$F_1$和$F_2$组成的隐藏扇区。我们发现，这个简单的模型可以同时解释DAMA，CoGeNT，CRESST-II和CDMS/Si数据。这个解释与氙100实验的最新结果有些矛盾。
2013-06-10 astro-ph.CO hep-ph
A Tight Connection Between Direct and Indirect Detection of Dark Matter through Higgs Portal Couplings to a Hidden Sector
我们提出了一个隐藏的阿贝尔扩展的标准模型，包括一个复杂的标量作为暗物质的候选人和轻标量作为一个长期的暗物质粒子之间的力载体。索末菲增强湮灭截面的暗物质解释了观察到的宇宙射线过剩。轻标量场也引起潜在的大截面的暗物质的核子，因此提供了一个有趣的方式来探测这个模型同时在直接和间接的暗物质搜索实验。我们通过考虑CDMS-II排除限制以及PAMELA和FermiLAT数据来约束模型的参数空间。
2010-07-22 astro-ph.CO hep-ph
Self-Interacting Dark Matter from the Hidden Heterotic-String Sector
最近有人提出，自相互作用的暗物质更符合星系动力学的观测特征。我们提出自相互作用暗物质是由隐扇形非阿贝尔规范群的胶球组成的，而隐物质态是以类矢量表示存在的，与光谱解耦.结果表明，如果这些胶球的质量小于或等于1GeV，则它们是半稳定的，其寿命大于宇宙的年龄，其丰度的限制表明，它们的能量在暴胀后不久就储存在隐藏区。这对再加热温度施加了上限。我们进一步研究了这种情况下的自由费米子弦模型的自然性，并指出一类这样的模型中，自相互作用的暗物质从隐藏的部门确实是合理的。
2000-08-21 astro-ph hep-ph hep-th
Signatures of (Un)particles from a Hidden Sector in multiparticle dynamics at Tevatron/LHC
在Tevatron和LHC上对强子-强子碰撞中的多粒子动力学的研究，除了在横平面上的预期特征之外，还可以提供关于新物理学的有用信息。我们认为，分析$pp$非弹性碰撞中发射粒子之间的包容性相关，以及多重性分布的阶乘矩，可能有助于从隐藏扇区中发现（取消）粒子，使用由硬产物标记的潜在事件，如高$p_T$轻子和光子，并应用严格的选择标准，如事件形状变量等
2009-08-23 hep-ph
Hidden Photons in beam dump experiments and in connection with Dark Matter
具有轻的额外U（1）规范玻色子的隐藏扇区，即所谓的隐藏光子，最近受到了很多关注，因为它们可能与暗物质有联系，并且是弦论和超对称性等标准模型场景之外的自然特征。本文介绍了隐藏光子的限制，从过去的电子束流转储实验，包括两个新的限制，从实验在KEK和奥赛。此外，各种隐藏的部门模型包含一个隐藏的光子和暗物质候选人讨论其可行性和潜在的签名直接检测。
2012-12-18 hep-ph
Hidden Charged Dark Matter and Chiral Dark Radiation
鉴于最近在哈勃常数$H_0$和结构增长率$σ_8$中可能存在的普朗克测量与其他测量之间的紧张关系，我们研究了一个暗荷暗物质（DM）模型，其中DM与暗手征费米子相互作用，暗手征费米子在暗SU（N）和U（1）规范相互作用下带电.这个模型中的对称性保证了这些费米子是无质量的。该模型中的DM是一个狄拉克费米子，在SU（N）下是单态，在U（1）规范对称性下也是带电的，通过它可以与手征费米子相互作用。在SU（N）的约束标度以下，隐夸克凝聚自发地破坏U（1）规范对称性，使得仍然存在离散对称性，这解释了DM的稳定性。这种凝聚也打破了这个模型中的味道对称性，与这种味道对称性相关的南武-戈德斯通玻色子出现在限制尺度之下。隐U（1）规范玻色子和隐夸克/南武-戈德斯通玻色子是暗辐射（DR）在禁闭尺度以上/以下的组成部分。这些光场使中微子的有效数量增加了$δN_{\rm eff}\simeq 0.59$，超过了$N=2$的限制尺度，如果限制尺度是$\lesssim 1$ eV，则解决了普朗克和哈勃太空望远镜测量哈勃常数时的紧张局势。DM和DR通过U（1）规范相互作用持续相互散射，抑制了物质功率谱，导致较小的结构生长速率。DM扇区耦合到标准模型扇区通过交换一个真正的单重标量混合与希格斯玻色子，这使得有可能探测我们的模型在DM直接检测实验。该模型的变体也进行了讨论，这可能会提供替代方法来调查这种情况。
2017-09-20 astro-ph.CO hep-ph
Dark, Cold, and Noisy: Constraining Secluded Hidden Sectors with Gravitational Waves
我们探索引力波信号所产生的一阶相变发生在一个隐蔽的隐藏部门，允许的可能性，隐藏部门可能有一个不同的温度比标准模型部门。我们目前的灵敏度，这种情况下，目前和未来的引力波探测器在一个独立的模式。由于隐蔽的隐藏部门是特别感兴趣的暗物质模型在兆电子伏或以下，我们特别注意脉冲星定时阵列的范围。宇宙学对光自由度的限制限制了隐藏扇区中亚MeV粒子的数量，以及隐藏扇区的温度。然而，我们发现，可观察到的一阶相变可以发生。为了说明我们的结果，我们考虑两个最小的基准模型：一个模型与两个规范单重标量和一个模型与自发破缺的$U(1)$规范对称性的隐藏部门。
2019-07-05 astro-ph.CO hep-ph
Bounds on Ultra-Light Hidden-Photon Dark Matter from 21cm at Cosmic Dawn
超轻隐藏光子暗物质在早期宇宙等离子体中产生振荡电场，这反过来又在其电离成分中感应出电流，其耗散导致热量从暗物质传递到等离子体。这将影响来自黑暗时代和宇宙黎明的全球21厘米信号。在这项工作中，我们专注于后者，在光的吸收信号的频率对应于红移z~17的EDGES合作的报告检测。通过测量21 cm的全局信号，可以限制气体加热的量，从而可以限制隐藏光子和普通光子之间的动力学混合强度$\varepsilon$。在质量范围$10^{-23}\,{\rm eV}\lesssim m_χ\lesssim10^{-13}\,{\rm eV}$中，我们推断的$\varepsilon$的21 cm边界是迄今为止最强的。
2018-09-04 astro-ph.CO hep-ph
Hidden sector monopole, vector dark matter and dark radiation with Higgs portal
我们证明了在Higgs门相互作用下的“t Hooft-Polyakov”暗物质模型是一个可行的暗物质模型，其中Higgs和大质量矢量暗物质（VDM）由于拓扑守恒和不间断子群$U(1)_X$而稳定.我们发现，即使观测到的CMB数据要求暗规范耦合是相当小的，适当的量的VDM热遗迹可以通过$s$通道共振湮灭的质量接近或小于SM希格斯质量的一半，由于希格斯门相互作用的VDM。单极遗迹密度比观测到的暗物质遗迹密度小几个数量级。直接探测实验，特别是计划中的XENON 1 T实验，可以探测暗希格斯粒子比$\lesssim 60 {\rm GeV}$轻的参数空间。此外，与未破碎的$U(1)_X$相关联的暗光子对目前的辐射能量密度有贡献，从而给出$ΔN_{\rm eff}^ν\sim 0.1$作为额外的相对论中微子种类。
2014-06-10 astro-ph.CO hep-ph
Testing String Vacua in the Lab: From a Hidden CMB to Dark Forces in Flux Compactifications
我们进行了详细的分析的现象学性质的隐藏阿贝尔规范玻色子的动力学混合与普通光子内IIB型通量紧致化。我们研究了模量稳定和格林-施瓦茨机制之间的相互作用，使质量隐藏的光子特别注意的D-条款的作用。我们提出了两个通用类的显式卡-丘例子的各向同性和各向异性形状的额外的维度显示如何最后一种情况下原来是非常有前途的，使接触到目前的实验。事实上，各向异性紧化自然会导致一个GeV级的隐藏光子（“暗力量”，可以在束流收集实验中搜索）的中间弦尺度;甚至到一个MeV级的隐藏光子（这可能会导致一个“隐藏的CMB”，可以通过光照射通过一个墙的实验）的情况下TeV级的弦。
2011-07-26 hep-ph hep-th
Extracting Hidden-Photon Dark Matter From an LC-Circuit
我们指出，由来自额外隐藏U（1）扇区的规范玻色子组成的冷暗物质凝聚体-被称为隐藏光子-可以产生一个小的，振荡的电密度电流。因此，他们也可以在最近提出的LC电路设置设想的轴子冷暗物质搜索Sikivie，沙利文和坦纳搜索。我们估计这种设置的灵敏度隐藏光子冷暗物质，我们发现它可以覆盖一个相当大的，到目前为止尚未探索的参数空间。
2015-06-23 hep-ex hep-ph
Gravitational Production of Hidden Photon Dark Matter in Light of the XENON1T Excess
最近，XENON1T实验报告了电子反冲事件的过量。过量是一致的解释吸收的3 keV玻色子暗物质，例如，隐藏的光子暗物质与动力学混合的顺序为$10^{-15}$。我们指出，最小的引力生产提供了一个可行的机制，获得正确的遗迹隐藏光子丰度。我们提出的参数依赖性的隐藏光子暗物质丰度的暴胀尺度$H_{\rm inf}$和再加热温度$T_{\rm R}$。我们证明了暴胀哈勃尺度和再加热温度都是从下面有界的，$H_{\rm inf}\gtrsim 7\times 10^{11}$ GeV，$T_{\rm R}\gtrsim 10^2$ GeV。特别是，高尺度暴胀与3keV隐藏光子暗物质一致。
2020-11-23 hep-ph
